BAB III RANCANG BANGUN ALAT

Transkripsi

1 BAB III RANCANG BANGUN ALAT. Umum Rancang bangun peralatan merupakan hal yang sangat pokok dalam pembuatan proyek laporan akhir ini. Tahap perencanaan merupakan perwujudan awal dari pembuatan proyek akhir ini. Dalam tahap ini akan meliputi beberapa langkah perancangan hingga terwujudnya satu kesatuan sesuai dari hasil rancangan yang diinginkan. Di dalam melakukan perancangan sangat diperlukan buku-buku petunjuk yang berkaitan dengan perancangan alat yang akan dibuat sehingga pada akhirnya diperoleh hasil perancangan yang baik.. Tujuan Perancangan Adapun tujuan dari tahap perencanaan ini adalah untuk mendapatkan suatu alat atau sistem yang baik seperti yang diharapkan, dengan mempertimbangkan karakteristik-karakteristik komponen yang digunakan. Untuk itulah kita harus memilih lebih dahulu dengan petunjuk data sheetbook atau buku petunjuk lain, guna mendapatkan data-data komponen yang dibutuhkan. Selain itu dengan adanya perancangan yang dilaksanakan secara sistematis dan saling berkaitan maka akan diperoleh peralatan dengan spesifikasi yang baik sesuai dengan fungsi alat. Perancangan ini terdiri dari beberapa langkah yaitu pembuatan bagian elektronik dan bagian mekanik. Setiap langkah dikerjakan tahap demi tahap, namun setiap tahap harus berhubungan satu dengan yang lain agar terjadi kesesuaian antara bahan satu dengan bahan-bahan yang lain agar bisa mendapatkan hasil yang baik sesuai dengan yang diharapkan. Langkah-langkah perencanaan dan perancangan terdiri atas perancangan elektronik dan perancangan mekanik. Peracangan elektronik adalah dengan merancang penyusunan rangkaian-rangkaian yang dibutuhkan. Sedangkan perancangan mekanik adalah merancang kerangka hingga berbentuk sesuai dengan desain alat inkubator bayi dengan ukuran-ukuran yang telah ditetapkan. 9

2 0. Metode Perancangan Perancangan adalah tahap penting dalam pembuatan suatu perangkat elektronik tetapi sebelum melakukan perancangan terhadap benda kerja maka terlebih dahulu dipersiapkan suatu perencanaan yang baik untuk mendapatkan hasil yang memuaskan. Dalam pembuatan alat dalam Laporan Akhir ini diselesaikan dengan langkah kerja yaitu : a. Pembuatan bagian elektronik, meliputi : Pemilihan komponen. Pembuatan Layout rangkaian di PCB. Pemasangan komponen. b. Pengisian program pada IC Mikrokontroler ATMega855. c. Pembuatan bagian mekanik, meliputi : Mendesain bentuk alat inkubator bayi. Sedangkan pembuatan bagian mekanik meliputi proses pengerjaan alat inkubator bayi dan mendesain seberapa besar alat inkubator bayi tersebut yang akan digunakan, misalnya ukuran panjang, lebar dan tingginya. Proses ini harus mendukung bagian elektronik sehingga terbentuklah alat yang diharapkan..4 Blok Diagram Blok diagram rangkaian merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan suatu alat. Dari blok diagram maka dapat diketahuui prinsip kerja rangkaian keseluruhan. Sehingga keseluruhan blok diagram rangkaian akan menghasilkan suatu sistem yang dapat difungsikan bagaimana prinsip kerja dari rancangan suatu alat. Untuk blok diagram Rancang Bangun Alat Inkubator Bayi Dengan Kontrol Suhu Dan Kelembaban Berbasis Mikrokontroller ATMega855 dapat dilihat pada gambar. Blok Diagram Alat Inkubator Bayi berikut :

3 SMS LCD Modem Wavecom Relay Relay Fan Fan Sensor DHT ATMega855 Lampu Sensor LM5 Push Button Dimmer Lampu Lampu Lampu Lampu Power Supply Gambar. Blok Diagram Alat Inkubator Bayi Dari gambar. Blok diagram alat inkubator bayi dapat diketahui apa saja komponen-komponen yang digunakan. Berikut ini adalah keterangan blok diagram diatas :. SMS Adalah suatu informasi untuk memberikan hasil kontrol dan menerima hasil kondisi suhu dan kelembaban pada alat inkubator bayi dengan cara menerima pesan singkat dari modem.. Modem Wavecom Adalah suatu alat yang berfungsi sebagai perantara antara handphone dan mikrokontroller.. Sensor DHT Sebagai alat pendeteksi kelembaban yang terdapat pada alat inkubator bayi. 4. Sensor LM5 Sebagai alat pendeteksi suhu yang terdapat pada alat inkubator bayi.

4 5. Push Button Sebagai tombol settingan pada alat inkubator bayi untuk menentukan suhu dan kelembaban sesuai dengan kebutuhan. 6. Power Supply Power supply disini terdapat dua buah keluaran yaitu keluaran 5v untuk menghidupkan mikrokontroller, sensor, lcd, dan pushbutton. Sedangkan yang v untuk kontak relay yang menghidupkan fan. Adapun tegangan AC 0v untuk menghidupkan bola lampu. 7. Mikrokontroller Adalah sebuah IC yang berfungsi sebagai pengontrol dari seluruh rangkaian pada alat inkubator bayi 8. LCD Sebagai tampilan yang terdapat pada alat inkubator bayi yang menampilkan suhu dan kelembaban yang terdapat pada alat inkubator. 9. Relay Sebagai kontak penghubung antara outputan mikrokontroler untuk menghidupankan fan. 0. Fan Sebagai komponen yang memberikan sirkulasi udara dan kelembaban pada alat inkubator bayi. Dimmer Lampu Suatu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengatur kecerahan lampu pada alat inkubator bayi.. Lampu Sebagai sumber yang memberikan udara panas pada alat inkubator bayi.

5 .5 Flow Chart Mulai Inisialisai Deklarasi Variable Input Setting Tampilkan ke lcd dan kirim sms hasil setting dan aktifkan 4 lampu Cek suhu dengan sensor lm5 dan cek RH dengan sensor DHT Tampilkan ke lcd hasil baca sensor lm5 dan DHT Suhu > 8 o C Ya Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu (Redup) Tidak Tidak Suhu >= 7 o C Suhu 5 o C- 6 o C Ya Ya Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu (Redup) Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu (Setengah Redup) Tidak Suhu o C- 4 o C Ya Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu (Setengah terang) Tidak

6 4 Tidak Suhu <= o C Suhu < o C Ya Ya Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode 4, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu ( Terang) Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode 4, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu ( Terang) Tidak.6 Prinsip Kerja Alat Rancang bangun alat inkubator bayi dengan kontrol suhu dan kelembaban ini terdiri dari IC LM5 sebagai sensor pendeteksi perubahan temperatur didalam inkubator, sensor DHT sebagai sensor pendeteksi kelembaban didalam inkubator, SMS sebagai kontrol nirkabel pada alat inkubator bayi serta mikrokontroller sebagai pusat kendali pada alat inkubator bayi tersebut. Prinsip kerja alat inkubator bayi ini adalah pada awalnya kita harus mensetting suhu pada alat inkubator berkisar 6 0 C sampai 7 0 C. Jika sudah di setting maka hasil settingan tersebut akan ditampilakan di Lcd dan Sms. Jika sudah terkirim maka sensor LM5 akan membaca temperatur alat inkubator perdetik. Ketika sensor LM5 telah mendapatkan suatu nilai temperatur, yaitu dengan menerjemahkan temperatur menjadi energi listrik berupa perubahan tegangan output, maka output akan dibaca oleh ADC internal dari mikrokontroller ATMega855 dan kemudian data akan dikalkulasikan dengan rumus tertentu sehingga dapat menentukan apakah temperatur di dalam kotak inkubator tersebut sudah sesuai atau belum. Sedangkan untuk sensor DHT akan membaca kelembaban di inkubator. Pada dasarnya kontrol yang dilakukan disini apabila nilai temperatur >= 7 0 C maka kondisi lampu pada mode yaitu lampu redup, jika temperatur 5 o C-6 o C maka keadaan lampu pada mode yaitu lampu setengah redup, jika temperatur o C-4 o C maka keadaan lampu pada mode yaitu kondisi lampu setengah terang, jika temperatur <= o C maka keadaan berada pada kondisi mode 4 dengan nyala lampu terang. Kondisi-kondisi tersebut akan berjalan secara terus-menerus untuk mengejar hasil setting agar kondisi suhu

7 5 terjaga secara otomatis. Fan DC akan hidup untuk sirkulasi udara panas. Nilai untuk perubahan suhu dan kondisi lampu akan di tampilkan ke LCD dan sms setiap ada perubahan nilai suhu..7 Rangkaian Elektronik Pada perancangan Alat Inkubator Bayi ini memerlukan rangkaianrangkaian elektronika yang menunjang dari sistem kerja dan sistematisnya. Berikut merupakan rangkaian-rangkaian yang digunakan :.7. Rangkaian Power Supply Dibawah ini merupakan gambar dari skema rangkaian catu daya pada alat inkubator bayi. Gambar. Skema Rangkaian Power Supply Pada rangkaian catu daya digunakan IC 7805 dan IC 78. IC 7805 dan 78 mempunyai karakeristik diantaranya sebagai berikut :. Tegangan keluaran IC 7805 adalah 4,8 V sampai 5 V dan tegangan keluaran IC 78 adalah,8 V sampai V.. Arus keluarannya adalah 5 ma sampai A.

8 6 Berikut ini adalah layout untuk rangkaian power supply pada alat inkubator bayi. Gambar. Layout Power Supply.7. Rangkaian Sistem Minimum ATMega855 Dibawah ini merupakan gambar dari skema rangkaian sistem minimum ATMega855 pada alat inkubator bayi PA0/ADC0 PA/ADC PA/ADC PA/ADC PA4/ADC4 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA7/ADC7 PC0/SCL PC/SDA 4 PC 5 Sc D Rs E D4 D5 D6 D7 PC 6 PC4 7 PC5 8 PC6/TOSC 9 PC7/TOSC AREF AVCC 0 U ATMEGA855 R 0K C PB0/T0/XCK PB/T PB/AIN0/INT PB/AIN/OC0 PB4/SS PB5/MOSI PB6/MISO PB7/SCK PD0/RXD PD/TXD PD/INT0 PD/INT PD4/OCB PD5/OCA PD6/ICP PD7/OC XTAL XTAL RESET 0u C pf X C CRYSTAL L L M M M T R Rx Tx pf Gambar.4 Skema Sistem Minimum ATMega855 Gambar diatas merupakan rangkaian sistem minimum ATMega855 yang berfungsi sebagai unit pemprosesan data input dan mengolah data tersebut untuk menggerakan output.

9 7 Berikut adalah layout untuk rangkaian sistem minimum ATMega855 pada alat inkubator bayi. Gambar.5 Layout Sistem Minimum ATMega Sensor LM5 Dibawah ini merupakan gambar dari skema sensor LM5 pada alat inkubator bayi. VCC U4 7.0 VOUT P.A0 LM5 GND Gambar.6 Skema Sensor LM5 Gambar diatas merupakan gambar sensor LM5 yang berfungsi sebagai detector suhu. Pada sensor LM5 ini perlu menambahkan rangkaian tambahan seperti penguat, penghilang nois dan sebagainya.

10 8 Berikut adalah skema layout untuk rangkaian sensor LM5 pada alat inkubator bayi. Gambar.7 Layout LM5.7.4 Sensor DHT Dibawah ini merupakan gambar dari skema sensor DHT pada alat inkubator bayi. Sc D U SCK DATA >.0.0 %RH C SHT Gambar.8 Skema Sensor DHT Gambar diatas merupakan gambar sensor DHT yangg berfungsi sebagai detector kelembapan. Pada sensor DHT tidak perlu menambahkan rangkaian tambahan seperti penguat, penghilang nois dan sebagainya..7.5 LCD bayi. Berikut adalah skema rangkaian tampilan LCD 6x pada alat inkubator LCD LM06L RS E D4 D5 D6 D7 VSS VDD VEE 4 5 RS 6 RW E 7 8 D0 9 D 0 D D D4 D5 4 D6 D7 RV 0K Gambar.9 Skema rangkaian LCD 6x

11 9 Kegunaan LCD pada alat ini adalah sebagai tampilan untuk mengetahui suhu dan kelembaban yang tersapat pada alat inkubator bayi. LCD juga akan menampilkan hasil kontrol yang kita inginkan melalui isi SMS. Untuk mempermudah pemasangan pada mekanik maka dirancang terpisah dari prosesor ATMega855. Layout untuk rangkaian LCD 6x pada alat inkubator bayi ditunjukkan oleh dibawah ini : Gambar.0 Layout Rangkaian LCD

12 Rangkaian Keseluruhan RL RLY-SPNO U ATMEGA855 R 0K RL4 RLY-SPNO C pf X C CRYSTAL PA0/ADC0 PB/T PA/ADC PB0/T0 /XC K PB/AIN 0/IN T PB/AIN /OC0 PB4/SS PB5/M OSI PB6/M ISO PB7/SCK PD0/RXD PD/TXD PD/INT0 PD/INT PD4/OC B PD5/OCA PA/ADC PA/ADC PA4/ADC4 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA7/ADC7 PC 0/SCL PC /SDA PC PC PC4 PC PC 6/TOSC PC 7/TOSC PD6/ICP PD7/OC VSS VDD VEE RS RW E D0 D D D D4 D5 D6 D7 9 XTAL XTAL RESET AR EF AVCC 0 SCK DATA.0.0 %RH C RV k C 0u pf > krpm R4 Q BC547 K D R5 K Q4 BC547 J CONN-D9F 45% MENU Tinggi Rendah krpm 0.0 VOUT pf C8 0u R K Q IRFZ44N Q IRFZ44N U5 MOC R8 0K R6 0K INPUT AC C9 U 4 D N540B C6.0u R7 0K 0 C7 C- C+ C- TIN TOUT ROUT RIN TIN TOUT ROUT RIN VS+ VS- C+ MAX.0u C4 C5.0u.0u SENSOR RH FAN FAN SENSOR SUHU TAMPILAN LCD LAMPU AC Gambar. Gambar Rangkaian Keseluruhan

13 4.8 Perancangan Mekanik Bagian mekanik merupakan bagian dari bentuk nyata dari alat inkubator bayi ini, bahan utama pembuatan inkubator adalah kayu dan akrilik yang di design menjadi sebuah inkubator. Adapun langkah-langkah pembuatan mekanik inkubator ini adalah sebagai berikut:. Menentukan ukuran bayi yang akan dimasukkan kedalam inkubator.. Membuat ukuran untuk panjang, lebar dan tinggi yang diukur sesuai komponen-komponen yang akan disusun nantinya pada alat inkubator dengan kondisi bayi baru lahir pada umumnya, untuk alat inkubator bayi ukurannya adalah: a. Bagian bawah 65x45x0 cm b. Bagian akrilik 65x45x45 cm c. Keseluruhan 65x45x55 cm Membuat kerangka alat inkubator bayi dari kayu dan akrilik sesuai ukuran diatas serta pembagian blok inkubator dibagi atas yaitu : bagian bawah 0 cm untuk bagian kotak bawah serta 45 cm untuk kotak atas. Bagian bawah kotak bawah menggunakan bahan kayu untuk peletakkan peralatan elektronik yang diperlukan pada alat inkubator bayi sedangkan untuk bagian atas menggunakan bahan akrilik berukuran mm. 4. Pada bagian samping terdapat lobang untuk sirkulasi udara dari luar.

14 4 Gambar. Box bagian atas Gambar ini merupakan gambaran bentuk dari tabung inkubator dengan material akrilik mm. Gambar. Box bagian bawah Selain tabung inkubator pada perancang ini kami masukan box kontrol tempat atau wadah dari rangkaian elektronik pengontrol temperatur pada tabung inkubator.

15 4 Gambar. box kontrol inkubator Gambar diatas merupakan bentuk rangkaian secara keseluruhan dari bagian bawah dan bagian atas pada alat inkubator bayi Selain gambar tadi terdapat juga gambar mekanik dari alat inkubator berbentuk D. Gambar.4 Alat Inkubator D